發布時間：2021-11-18
伴隨著工業4.0和邊緣計算的興起，制造領域的領先者們正向改進制造過程中的數據遷移和分析轉變。當越來越多的具備通信功能的計算機被激活時，對管理更加復雜的自動化工作負載的要求更加智能化，可靠性更高的計算機也在不斷增加。由于更多的制造公司將智能機器集成到工廠中，這就促使人們對堅固耐用工業電腦的需求不斷增加，這種電腦甚至能在最糟糕的環境中作出反應。經常被忽視的一個共同的設計挑戰就是能夠承受更大的溫度，從而獲得最有效的可靠性。全天候24/7在惡劣工業環境下工作。所以，主要有兩種設計原則，即被動式或主動式冷卻，可以在惡劣的工業環境下為計算機散熱。
何為被動冷卻？如何在工業計算機上應用？
無源制冷是一種通過建筑設計和散熱器來實現高水平空氣對流與散熱的方法。舉例來說，大多數工業電腦的外罩就像一個堅固的散熱器，把熱傳到關鍵部件。這一設計理念給工業環境中可能不適用于扇形計算機的應用程序帶來了很多好處，例如：
安靜運行：電腦產生的噪聲大多是由風扇產生，風扇的電源噪音問題較容易解決，選擇一個靜音電源即可。
傳熱：無風扇的電腦利用了框架上的金屬散熱片這樣的結構技術，以幫助將計算部件的熱量散發出去，例如處理器和存儲驅動器。這樣可以幫助增大表面面積和最大限度的散熱，同時計算機甚至可以在極寬的溫度范圍內保持在一個安全的溫度范圍。
縮短停機時間：堅固的嵌入式計算機被埋藏在一個更大的系統框架內，所以替換重要部件并不理想。電扇發生機械故障或故障時，當你遇到超出熱閾值的危險時，要立即引起注意。這樣會嚴重影響電腦的穩定性和運行狀態，甚至會永久性地損壞部件，造成關鍵操作停機。
延長使用壽命：減少可移動部件的數量，使電腦更不易受到由碎屑、碰撞或震動引起的機械故障的影響。防止污染，否則會導致系統停機，從而避免收入和生產率的下降。
有源和無源冷卻的區別。
主動式冷卻是利用能量實現低溫，被動冷卻是依靠自然對流實現的。有源冷卻依賴于內部風機強制空氣或熱電冷卻器(TEC)通過電腦部件控制熱量水平。它最大的優勢在于它可以最大化性能和計算能力。舉例來說，數據中心為可擴展的數據存儲和高性能計算提供了多種架式計算機和服務器。這類數據中心計算機和服務器專門用來處理最復雜的計算算法，這為機器學習和人工學習奠定了基礎情報。在一個可控制的環境中，為了提供最好的計算能力，這些計算機和服務器通過強大的扇子主動地冷卻。不管電腦采用主動式或被動式冷卻方式，都是為了使電腦各部件產生熱量，使其運行溫度保持穩定，因此這一點至關重要，這是由于過熱而造成的嚴重后果，例如系統故障和無法修復的部件損壞。
扇形電腦在工程上比較容易實現，但也有一些設計上的缺點，而且一般不適用于工業。
噪音污染：內部的風扇會引起運動部件的移動，這些部件可能會使電腦機架松散和震動。這樣會堵塞排氣孔，產生更多的熱，造成風扇工作不正常。所以，當風扇持續超時時，風扇發出的噪音會逐漸增大。
微粒污染：不像沒有風扇的設計，帶有風扇的電腦需要通風，以確保空氣順暢，因此有可能接觸到微粒。如果風機被吹進室內，它不僅帶來了冷空氣，也帶來了空氣中潛在的塵埃和碎片。堆積如山的碎屑會造成通氣孔堵塞，這有可能破壞電子元件，最終造成電腦凍結、窒息和關閉。
一段時間后，灰塵會堆積起來，導致風扇堵塞，導致電腦出現過熱或整個系統出現故障的危險。
為何工業上的被動冷卻很重要？
因為移動部件和風扇通常是故障點的元兇，所以在工業上嵌入式計算機中，通常首選無源冷卻或無風扇。本發明的主要優點是可消除風扇的運動，但最終能控制塵埃和顆粒的入侵，避免不必要的硬件故障。“對于經常接觸到殘渣、塵埃或其它有害污染物的工業和堅固耐用的應用場合，無風扇設計的概念很受歡迎。最大限度地減少可動零件的數量，從而提高電腦的可靠性和壽命，特別是在易受震動和沖擊的環境下。
那么是否該沒有風扇？
在任何情況下，對冷卻系統散熱都是電腦的天然組成部分。因為熱能是生產過程的自然副產物，所以總是需要以最有效的方法控制溫度水平。這種情況在工業應用中特別重要，因為溫度在極端變化。相對于傳統的扇形系統，在可靠性和壽命方面，無風扇電腦顯然更受歡迎。用來模擬機械風扇的電腦，他們可以達到高水平的自然對流，將部件污染的危險降到最低。
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